(57)【要約】【課題】リング状磁器バリスタのサージ電圧吸収効果の向上、及び高い周波数のノイズ抑制効果の向上が要求されている。【解決手段】半導体層１ａの表面上に酸化物から成る高抵抗層１ｂを有するリング状バリスタ素体１の一方の主面１０の上に第１〜第３の主電極を設け、他方の主面１１にリング状の補助電極５を設ける。補助電極５の単位長さ当りの抵抗値を主電極の単位長さ当りの抵抗値よりも小さくしてサージ電圧吸収効果及び高周波数帯域のノイズ抑制効果を向上させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向している一方及び他方の主面を有する半導体層と、前記半導体層の前記一方及び他方の主面を覆っている高抵抗層と、前記半導体層の前記一方の主面上に前記高抵抗層を介して配置された複数の主電極と、前記半導体層の前記他方の主面上に前記高抵抗層を介して配置され且つ前記複数の主電極に対向する部分を有している補助電極とを備え、
前記補助電極は前記主電極よりも低い単位長さ当りの抵抗値を有していることを特徴とするバリスタ。
【請求項２】
前記補助電極は前記主電極よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１記載のバリスタ。
【請求項３】
前記補助電極は前記主電極よりも導電率の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のバリスタ。
【請求項４】
前記高抵抗層は前記半導体層の側面にも形成され、前記補助電極は前記半導体層の側面の少なくとも一部の上にも前記高抵抗層を介して配置されていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載のバリスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型モータの火花消去用として好適なバリスタに関し、更に詳細には還元再酸化型半導体磁器バリスタ又はこれに類似のバリスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の代表的なリング状還元再酸化型半導体磁器バリスタは、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）を主成分とするリング状の還元再酸化型半導体磁器バリスタ素体と、この表面上に設けられた３個の主電極とから成る。
【０００３】
上記の代表的なリング状バリスタの高い周波数帯域（１０kHz 以上）での静電容量の低下を抑制する目的でバリスタ素体の裏面に共通電極（補助電極）を設けることが、特許文献１に開示されている。しかし、バリスタの共通電極（補助電極）は表面上の３個の主電極と同一材料且つ同一厚さに形成されている。また、この特許文献１では、共通電極（補助電極）の抵抗値とサージ電圧の抑制効果との関係について言及されていない。
【特許文献１】実開平３−６８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、従来のバリスタのサージ電圧抑制効果が必ずしも十分でないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明は、互いに対向している一方及び他方の主面を有する半導体層と、前記半導体層の前記一方及び他方の主面を覆っている高抵抗層と、前記半導体層の前記一方の主面上に前記高抵抗層を介して配置された複数の主電極と、前記半導体層の前記他方の主面上に前記高抵抗層を介して配置され且つ前記複数の主電極に対向する部分を有している補助電極とを備え、前記補助電極は前記主電極よりも低い単位長さ当りの抵抗値を有していることを特徴とするバリスタに関わるものである。
【０００６】
なお、請求項２に示すように、前記補助電極は前記主電極よりも厚く形成されていることが望ましい。
また、請求項３に示すように、前記補助電極は前記主電極よりも導電率の高い材料で形成されていることが望ましい。
また、請求項４に示すように、前記高抵抗層は前記半導体層の側面にも形成され、前記補助電極は前記半導体層の側面の少なくとも一部の上にも前記高抵抗層を介して配置されていることが望ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、補助電極の単位長さ当り抵抗値を主電極よりも低くするという簡単な方法でサージ電圧抑制効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図１〜図８を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１〜図４に示す本発明の実施例１のリング状バリスタは、リング状還元再酸化型半導体磁器バリスタ素体１と、第１、第２及び第３の主電極２，３，４と、補助電極５とから成る。バリスタ素体１は、リング状半導体磁器から成る低い抵抗値の半導体層１ａと、この半導体層１ａの外周全面、即ち一方の主面６、他方の主面７、外周側の側面８、及び内周側の側面９を覆っている高抵抗層１ｂとから成る。半導体層１ａは電気的に導体とみなせるような低い抵抗を有する。高抵抗層１ｂは半導体磁器の酸化物層から成り、半導体層１ａよりも十分に高い抵抗率を有する。
【００１０】
次に、バリスタ素体１の形成方法の１例を説明する。
まず、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）に対して、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ3）とチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）の内の少なくとも一種を３〜３０モル％と、ニオブ（Ｎｂ）とランタン（Ｌａ）とタンタル（Ｔａ）の酸化物粉末の内の少なくとも１種を０．０５〜０．５０モル％と、銅（Ｃｕ）とモリブデン（Ｍｏ）とマンガン（Ｍｎ）の内の少なくとも１種の酸化物粉末を０．０５〜０．５０モル％とをそれぞれ添加して全体で１００モル％とし、湿式ボールミルにて１５時間混合した。
次に、上記の混合物を大気中１５０℃で乾燥後、バインダとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を添加し、混合、造粒して原料粉末を得た。
次に、上記のリング状成形体を、窒素（Ｎ2）９６体積％と水素（Ｈ2）４体積％とから成る還元性雰囲気で１３５０℃にて３時間焼成し、その後大気中で１０００℃、３時間の熱処理（再酸化処理）を行ってバリスタ素体１を得た。
【００１１】
第１、第２及び第３の主電極２，３，４は導電体層から成り、Ａｇ（銀）７７重量％とＺｎ（亜鉛）２３重量％とから成る導電性ペーストをバリスタ素体１の一方の主面１０上に厚膜印刷し、これを焼付けることによって形成されており、約１５μｍの厚さを有する。
【００１２】
補助電極５は共通電極又は裏面電極と呼ぶこともできるものであって、第１、第２及び第３の主電極２，３，４に対向する部分を有するようにリング状に形成されている。この補助電極５は導電体層から成り、周知のＡｇ（銀）ペーストをバリスタ素体１の他方の主面１１にリング状に厚膜印刷して焼き付けることによって形成されており、第１、第２及び第３の主電極２，３，４よりも厚い例えば２０μｍの厚さを有する。図４の第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間の補助電極５の抵抗値は、約３０ｍΩである。
【００１３】
補助電極５は第１〜第３の主電極２〜４よりも導電率の高い材料で形成され且つ第１〜第３の主電極２〜４よりも厚く形成されている。従って、リング状バリスタ素体１の円周方向の補助電極５の単位長さ（例えば１ｍｍ）当りの抵抗値は、第１、第２及び第３の主電極２，３，４の円周方向の単位長さ（例えば１ｍｍ）当りの抵抗値よりも小さい。
【００１４】
完成したバリスタを使用する時には、例えば図５に示すように第１及び第２の主電極２，３に半田又は導電性接合材２１，２２を介して導電性の接続部材２３，２４を接続し、図５に示されていない第３の主電極４にも同様に半田又は導電性接合材を介して接続部材を接続する。なお、半田又は導電性接合材２１，２２を使用しないで、接続部材２３，２４を第１及び第２の主電極２，３に溶接又はボンディングすることもできる。
【００１５】
図６は図１のバリスタの等価回路である。図５の第１及び第２の端子Ｔ１，Ｔ２は図１の第１及び第２の主電極２，３に対応している。第１及び第２の主電極２，３を流れる電流の向きはその厚み方向であるので、その厚み方向の抵抗は極めて小さい。従って図６では第１及び第２の主電極２，３の抵抗は無視されている。
図６の第１及び第２の可変抵抗Ｒ１，Ｒ２は、第１及び第２の主電極２，３と半導体層１ａとの間の高抵抗層１ｂに基づく電圧依存可変抵抗成分を示したものであり、Ｃ１、Ｃ２はぞれぞれ第１及び第２の可変抵抗Ｒ１、Ｒ２に並列に存在するコンデンサ成分を示したものである。第３及び第４の可変抵抗Ｒ３、Ｒ４は、半導体層１ａと第１及び第２の主電極２、３に対向している補助電極５の部分との間の高抵抗層１ｂに基づく電圧依存可変抵抗成分を表したものであり、Ｃ３、Ｃ４はそれぞれ第３及び第４の可変抵抗Ｒ３、Ｒ４に並列に存在するコンデンサ成分を示したものである。
第１の抵抗Ｒ１１は、図５で破線で示す第１の電流通路２５における半導体層１ａの抵抗である。第２の抵抗Ｒ１２は、図５で破線で示す第２の電流通路２６における補助電極５の抵抗である。本発明では、第２の抵抗Ｒ１２ができるだけ小さくなるように補助電極５が形成されている。
【００１６】
図５の第１の電流通路２５の電流は、図６において第１の端子Ｔ１、第１の可変抵抗Ｒ１（及びコンデンサＣ１）、第１の抵抗Ｒ１１、第２の可変抵抗Ｒ２（及びコンデンサＣ２）及び第２の端子Ｔ２の経路で流れる。図５の第２の電流通路２６の電流は、図６において第１の端子Ｔ１、第１の可変抵抗Ｒ１（及びコンデンサＣ１），第３の可変抵抗Ｒ３（及びコンデンサＣ３）、第２の抵抗Ｒ１２，第４の可変抵抗Ｒ４（及びコンデンサＣ４）、第２の可変抵抗Ｒ２（及びコンデンサＣ２）及び第２の端子Ｔ１の経路で流れる。
【００１７】
図７は図１〜図４に示す実施例１のバリスタ及び比較例のバリスタのサージ電圧吸収効果を示す波形図である。初期電圧１００Ｖの状態で図７の波形Ａで示す電圧を周知の測定回路で印加した時の実施例１のバリスタ電圧波形はＢになる。補助電極５を設けない従来のバリスタのサージ電圧吸収波形はＣである。特許文献１と同様に補助電極５の単位長さ当りの抵抗値を第１〜第３の主電極２〜４と同一にした従来のバリスタのサージ電圧吸収波形はＤである。図７の波形Ｂ，Ｃ，Ｄの比較から明らかなように実施例１に従うバリスタが最も良いサージ電圧吸収効果を有している。
サージ電圧吸収効果を高めるためにバリスタの第１及び第２の端子Ｔ１，Ｔ２間の抵抗を低くすることが重要である。本発明に従って第２の抵抗Ｒ１２の値を小さくすると、第１及び第２の端子Ｔ１，Ｔ２間の抵抗が効果的に小さくなり、サージ電圧吸収効果が向上し、また高周波帯域のノイズ抑制効果も向上する。
サージ電圧吸収効果が大きい実施例１に示すバリスタをモータの火花消去用として使用すると、モータ内のコイルから発生する逆起電力ｄＩ／ｄｔを良好に抑制することができ、モータの長寿命化、高い周波数でのモータの低ノイズ化、モータから発生するインパルスノイズの低減化を図ることができる。
【実施例２】
【００１８】
次に、図８を参照して実施例２に従うバリスタを説明する。但し、図８において図１と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
図８のバリスタは変形された補助電極（裏面電極）５ａを有する。この補助電極５ａは、バリスタ素体１の他方の主面１１のみでなく、外周側側面１２にも設けられている。従って、図８の補助電極５ａの面積は、図１の補助電極５の面積よりも大きい。この結果、図６の第３及び第４のコンデンサＣ３、Ｃ４に対応するものの容量が大きくなり、且つ図６の第２の抵抗Ｒ１２に対応するものの値が小さくなり、サージ電圧吸収効果が向上する。  
【００２０】
本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１）  実施例１及び実施例２では、補助電極５，５ａの厚みと材料との両方を第１〜第３の主電極２〜４と変えることによって単位長さ当りの抵抗値を低減させたが、厚みのみ又は材料のみを変えて単位長さ当りの抵抗値を変えることができる。厚みによって抵抗値を変える場合には、第１〜第３の主電極２〜４の厚みを３〜１０μｍ、補助電極５，５ａの厚みを１５〜３０μｍにすることが望ましい。
（２）  実施例１及び実施例２では、第１〜第３の主電極２〜４をＡｇ（銀）７７重量％とＺｎ（亜鉛）２３重量％とからなる導電ペーストの印刷・焼き付けにより形成する共に補助電極５，５ａをＡｇ（銀）ペーストの印刷・焼き付けにより形成したが、逆に、第１〜第３の主電極２〜４をＡｇ（銀）ペーストの焼き付けにより形成し、補助電極５，５ａをＡｇ（銀）７７重量％とＺｎ（亜鉛）２３重量％とからなる導電ペーストの印刷・焼き付けにより形成してもよい。この場合に、第１〜第３の主電極２〜４の厚みを例えば１５μｍ、補助電極５，５ａの厚みを例えば５０μｍとすることにより、補助電極５，５ａの単位長さ当りの抵抗値を第１〜第３の主電極２〜４の単位長さ当りの抵抗値よりも低くし、上記実施例１，２と同様にサージ電圧吸収効果を得る。
（３）  第１〜第３の主電極２〜４と補助電極５，５ａとの両方をＡｇ（銀）７７重量％とＺｎ（亜鉛）２３重量％の混合物、又はＣｕ（銅）、又はＡｇ（銀）で形成することができる。
（４）  第１〜第３の主電極２〜４をＣｕ電極とし、補助電極５，５ａをＡｇ電極とすることができる。
（５）  補助電極５，５ａの第１及び第２の位置Ｐ１，Ｐ２間の抵抗値を好ましくは１０〜４０ｍΩの範囲で調整することができる。
（６）  図２に示すバリスタ素体１の内周側側面１３に補助電極５を延在させることもできる。
（７）リング状半導体層１ａの外周側側面８と内周側側面９とのいずれか一方又は両方の上の高抵抗層１ｂを除去することができる。
（８）バリスタ素体１の一方の主面１０上に２つの主電極のみ、又は３つよりも多い主電極を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１に従うリング状還元再酸化型半導体磁器バリスタを図２のＡ−Ａ線部分で示す断面図である。
【図２】実施例１のバリスタを図２のＢ−Ｂ線で示す断面図である。
【図３】実施例１のバリスタを示す平面図である。
【図４】図３のバリスタの底面図である。
【図５】図１のバリスタを外部回路に接続した状態を示す断面図である。
【図６】実施例１のバリスタの概略的な等価回路図である。
【図７】実施例１のバリスタ及び比較例のバリスタのサージ電圧吸収効果を示す波形図である。
【図８】実施例２のバリスタを図１と同様に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    バリスタ素体
１ａ  半導体層
１ｂ  高抵抗層
２，３，４      第１、第２及び第３の主電極
５，５ａ        補助電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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